只要戴上特殊的電極帽,，經(jīng)過(guò)訓(xùn)練,，就可以通過(guò)大腦控制外物
由于系統(tǒng)只是記錄信息，不刺激大腦,，所以不會(huì)損傷大腦意識(shí)
一套用意念控制外物的機(jī)器,，將來(lái)成批生產(chǎn)后可能只要3000元
曾經(jīng)，我們?cè)陔娪?、小說(shuō)中看到“意念移物”的神話,；曾經(jīng)，我們將“意識(shí)的作用”當(dāng)作是無(wú)稽之談……
如今,，它在我國(guó)已變成了現(xiàn)實(shí),，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)工程研究所的專(zhuān)家們成功地研制出了“腦-機(jī)接口”系統(tǒng)(意思是大腦和外界之間建立起一種直接的交流通道)。昨天,，他們就展示了用這個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)思維控制機(jī)器狗踢足球的過(guò)程,。
據(jù)介紹，這套系統(tǒng)現(xiàn)在的原機(jī)價(jià)格大概在六七千元,，成批生產(chǎn)后，可能只需兩三千元,。?
意念支配外物·解密
用“思維”就可以踢足球
一塊約2米長(zhǎng)的綠色地毯上,，一只紅色的機(jī)器狗守著球門(mén)，另一側(cè)一只白色的機(jī)器狗越過(guò)阻擋它的紙杯,，漸漸地接近球門(mén),。只見(jiàn)白色機(jī)器狗靈巧地躲過(guò)“守門(mén)員”紅色機(jī)器狗，將球“踢”進(jìn)了球門(mén),。
令人驚奇的是,，機(jī)器狗踢足球的行為是由兩名戴著特殊電極帽的學(xué)生用“思維”控制的。這是清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)工程研究所的專(zhuān)家們昨天用他們研制成功的“腦-機(jī)接口”系統(tǒng)做的一項(xiàng)有趣的演示,。
這種神奇到底是怎么實(shí)現(xiàn)的呢,？難道僅僅是靠學(xué)生們頭上的電極帽就實(shí)現(xiàn)了嗎？?
大腦通過(guò)電極帽控制外物
據(jù)了解,，學(xué)生們之所以能夠?qū)崿F(xiàn)用“思維”讓機(jī)器狗踢足球完全是因?yàn)橛辛四X-機(jī)接口,，它由電極帽、腦電波放大器和一臺(tái)計(jì)算機(jī)信息處理器三部分組成,。
據(jù)負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的洪波博士告訴記者,，人在思維時(shí)大腦皮層會(huì)出現(xiàn)特定的電活動(dòng)，在頭皮記錄到的這種電活動(dòng)通常叫做腦電波。這些電波可以借助高性能的生物電信號(hào)采集系統(tǒng)以及專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)算法(比如電極帽),，把這些特征實(shí)時(shí)地提取出來(lái),，并進(jìn)行自動(dòng)分類(lèi)，從而實(shí)時(shí)判斷出當(dāng)前人所處的思維狀態(tài),。然后再通過(guò)計(jì)算機(jī)將判斷出來(lái)的思維狀態(tài)可以翻譯成預(yù)先設(shè)定的控制命令,，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去，從而實(shí)現(xiàn)人腦對(duì)計(jì)算機(jī),、等外部設(shè)備的直接控制,。
通俗地說(shuō)，你只要戴上特殊的電極帽,，經(jīng)過(guò)較短時(shí)間的訓(xùn)練,，就可以通過(guò)大腦想象自己的肢體活動(dòng)來(lái)直接控制機(jī)器狗的運(yùn)動(dòng)。
可實(shí)時(shí)解讀大腦皮層信號(hào)
據(jù)了解,，解讀腦電波信號(hào)的最大挑戰(zhàn)在于腦電波十分微弱,，通常在頭皮檢測(cè)到的電壓大約只相當(dāng)于普通干電池的十萬(wàn)分之一，而且其中有用的信號(hào)常常淹沒(méi)在雜亂的背景噪聲中,。
最近幾年來(lái),，清華大學(xué)的這個(gè)研究小組發(fā)展了一套國(guó)際領(lǐng)先的信號(hào)處理和模式分類(lèi)方法。今年年初,，他們采用這套方法成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)解讀大腦運(yùn)動(dòng)皮層信號(hào)的腦-機(jī)接口,。這個(gè)新系統(tǒng)不再需要任何外界的視覺(jué)刺激，只需想象自己的肢體運(yùn)動(dòng),，計(jì)算機(jī)就可以通過(guò)腦電波判斷出你在想的是什么運(yùn)動(dòng),，并翻譯成相應(yīng)的控制命令，來(lái)控制家電的開(kāi)關(guān)或者機(jī)器人的運(yùn)動(dòng),。本文開(kāi)頭提到的機(jī)器狗就是通過(guò)這樣的系統(tǒng),，由人的思維控制其在“綠茵場(chǎng)”上左攻右突，命中目標(biāo)的,。
這一技術(shù)在國(guó)際上排第一
據(jù)了解,，目前美國(guó)和德國(guó)也已有類(lèi)似的系統(tǒng)，但洪波肯定地告訴記者,，清華研制出的該系統(tǒng)在信息處理的準(zhǔn)確率上領(lǐng)先國(guó)際水平,。據(jù)他透露，清華大學(xué)醫(yī)學(xué)院神經(jīng)工程研究所的這個(gè)研究小組在處理和解讀神經(jīng)信號(hào)方面已經(jīng)進(jìn)行了近20年的研究,。
研究所負(fù)責(zé)人高上凱教授告訴記者,，1999年他們?cè)趪?guó)際上較早研制成功了解讀視覺(jué)腦區(qū)信號(hào)的“腦-機(jī)接口”系統(tǒng)，并創(chuàng)造了每分鐘60比特的最高通訊速度,，即每分鐘可以用腦電波向計(jì)算機(jī)中輸入18個(gè)數(shù)字,，也就是說(shuō)可以在一分鐘內(nèi)用腦電波輕松撥出一個(gè)手機(jī)號(hào)碼,。而國(guó)際上同類(lèi)系統(tǒng)的速度一般在25比特左右。
意念支配外物·感受
一戴上電極帽就只有一個(gè)想法
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)系生物醫(yī)學(xué)工程系副教授洪波頭戴電極帽向記者演示了他們的腦控電話撥號(hào)系統(tǒng),。
首先,，他先目視電話撥號(hào)系統(tǒng)，然后開(kāi)始用他的思維撥號(hào),，他的前方是一個(gè)特殊的電話鍵盤(pán),，0—9鍵，還有兩個(gè)字母“B”和“C”,，12個(gè)鍵不同頻次地閃爍,。“每個(gè)號(hào)碼都有編碼，看1和2或者任何一個(gè)數(shù)字感覺(jué)都不一樣,。”一分鐘左右,，被演示的手機(jī)撥通了。整個(gè)過(guò)程沒(méi)有借助任何人體接觸,，都是靠大腦來(lái)完成的,。
?據(jù)洪波副教授介紹，戴上電極帽就跟戴一頂普通的帽子沒(méi)什么兩樣,，惟一不同的是,，只要戴上此帽子，人就會(huì)不由自主地集中精神,，“我當(dāng)時(shí)就只有一種想努力控制設(shè)備的愿望,。”
當(dāng)然，此操作必須遠(yuǎn)離冰箱和一些比較大的電器,，因?yàn)橄到y(tǒng)信號(hào)會(huì)受到影響而變得工作慢和效果不好,。?
意念支配外物·追訪
?電極帽不會(huì)損傷大腦
記者：若長(zhǎng)時(shí)間戴電極帽是否會(huì)更改人腦腦電波的正常運(yùn)行？或改變?nèi)说乃季S,？是否會(huì)對(duì)人產(chǎn)生輻射危害？
清華大學(xué)醫(yī)學(xué)系生物醫(yī)學(xué)工程系副教授洪波：不會(huì),，因?yàn)榇竽X本身就存在一些信息,，該系統(tǒng)只是記錄這些信息，不會(huì)影響人的大腦正常工作,，也不會(huì)改變?nèi)说乃季S,。他告訴記者，由于該系統(tǒng)不向大腦施加任何電和磁,，所以不會(huì)像手機(jī)那樣產(chǎn)生電磁場(chǎng)影響人體大腦的活動(dòng),，更不會(huì)對(duì)人體有輻射作用。?
以后寫(xiě)文章不用敲字
記者：這種科技以后是否會(huì)大量使用,，是否將來(lái)人可以不用敲字,，而直接使用思維把想要的文章反映在電腦上？
洪波：該技術(shù)目前還存在兩方面的不足，所以現(xiàn)在還不能廣泛使用而且使用面還比較狹窄,。如果這兩個(gè)技術(shù)得到改進(jìn),，人們就完全可以不用敲字，直接使用思維把想要寫(xiě)的文章反映在電腦上,。而且經(jīng)過(guò)改造,，這樣的系統(tǒng)也可以用來(lái)瀏覽網(wǎng)頁(yè)、操控家電等,。
目前該系統(tǒng)的不足主要是：一,，速度不快，跟直接敲字有相當(dāng)差距,；二,，由于需要一定的視覺(jué)刺激來(lái)增強(qiáng)腦電波，所以在輸入時(shí)會(huì)有閃爍的感覺(jué),，不如敲鍵盤(pán)自然,、舒服。
殘疾人先用上新技術(shù)
記者：這套系統(tǒng)將最先應(yīng)用在什么方面或者人群,？
洪波：這項(xiàng)研究最初的想法是幫助那些喪失了運(yùn)動(dòng)能力但大腦功能正常的殘疾人,，讓他們通過(guò)這樣的系統(tǒng)用自己的思維直接操控輪椅、假肢,，甚至使用計(jì)算機(jī),。但目前這一研究已經(jīng)成為新興交叉學(xué)科——神經(jīng)工程的核心研究領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)不僅在殘疾人康復(fù)等方面,，在軍事,、人工智能、娛樂(lè)等方面的應(yīng)用也初見(jiàn)端倪,。
當(dāng)然,，人類(lèi)離完全解讀思維的奧秘還有很長(zhǎng)的路要走，也許這個(gè)過(guò)程將是無(wú)止境的,，我們目前的工作也只是掀開(kāi)了人類(lèi)簡(jiǎn)單思維活動(dòng)的一角,，并通過(guò)工程方法的創(chuàng)新找到了應(yīng)用。目前實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)和國(guó)內(nèi)一些醫(yī)學(xué)康復(fù)研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展合作,，研究如何利用這種系統(tǒng)幫助殘疾人提高生活質(zhì)量或者加速康復(fù),。
3000元就能買(mǎi)到產(chǎn)品
記者：估計(jì)運(yùn)用到生活中后，這樣的一套設(shè)備需要多少錢(qián),？這個(gè)儀器放置的距離和控制成果有潛在關(guān)系嗎,？
洪波：目前腦-機(jī)接口系統(tǒng)由三部分組成：電極帽、腦電波放大器和一臺(tái)計(jì)算機(jī)做信息處理,。將來(lái)該系統(tǒng)可以精簡(jiǎn)到兩部分,，腦電波放大器和信息處理器將合并在電話機(jī)那么大的盒子里,，統(tǒng)稱(chēng)為信息處理器。
現(xiàn)在,，此產(chǎn)品的原型機(jī)的價(jià)格在6000—7000元人民幣,，如果成為產(chǎn)品批量生產(chǎn)后，我們希望價(jià)格在2000—3000元人民幣之間,。
另外,，儀器放置的距離跟腦電波解讀沒(méi)有關(guān)系，只跟無(wú)線通訊方式有關(guān),，比如,，紅外比較短，無(wú)線比較長(zhǎng)一點(diǎn),。
